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 La 5ème édition des GeoDataDays aura lieu les 14 et 15 septembre 2022 au Futuroscope de Poitiers. 

Le détail du programme et des intervenants est disponible sur le site de l'évènement.

#1 Wed 29 June 2022 17:58

denis_feurer
Membre
Lieu: Tunis
Date d'inscription: 5 Mar 2008
Messages: 10

[THESE] Photogrammetrie multi-temporelle -Tunis+Montpellier (34)

INTITULÉ DU SUJET
Stratégies de minimisation du besoin d’information terrain pour l’estimation de topographie fine par imagerie photogrammétrique multi-temporelle et multi-capteurs

DESCRIPTION DU PROJET
La rive sud de la Méditerranée risque de faire face à l’avenir à des contraintes environnementales et démographiques encore plus lourdes que celles déjà observées. Si les principaux leviers d’action pour l’établissement et la préservation de modes de production agricole soutenables sont d’abord à chercher au niveau global sur le plan géopolitique et économique, au niveau local la compréhension fine du fonctionnement des milieux cultivés pluviaux (plus de 70 % de la production agricole) peut apporter des moyens d’action plus directs.
L’augmentation des moyens de calcul permet d’envisager une description quasi-mécaniste du fonctionnement de paysages à une résolution pouvant aller jusqu’à celle de la parcelle, échelle d’action de l’agriculteur (Jacob, 2017). Cela implique de disposer, sur de grandes étendues, de données suffisamment résolues pour caractériser et suivre la morphologie tridimensionnelle fine des paysages agricoles. Elle est en effet requise pour l’étude des aménagements hydro-agricoles, des structures des milieux cultivés (haies, talus), mais aussi de la topographie des versants et par suite les connectivités vis-à-vis des flux de matière (eau, sols, solutés) y siégeant. La télédétection, et plus particulièrement les données stéréo multi-temporelles et multi-capteurs, est un des moyens d’obtenir ces données, mais les traitements avancés, en particulier 3D avec approches classiques, nécessitent des données de calage. La collecte de données de calage restant lourde il est capital – de manière générale mais encore plus dans les pays à moyens limités – de concevoir des méthodologies d’acquisition optimisées et frugales en données terrain.
Des travaux permettant l’acquisition de telles données à bas coût sur des surfaces de l’ordre du kilomètre carré ont déjà été menés, démontrant l’intérêt de telles techniques (El Maaoui et al., 2015 ; Feurer et al., 2018). Appliquées aux données satellitaires à très haute résolution spatiale, ces techniques permettent d’appréhender les structures et les changements morphologiques sur des espaces de plusieurs centaines voire milliers de kilomètres carrés dans des domaines thématiques variés (Sofia et al., 2016). Récemment, les travaux sur la méthode Time-SIFT ont démontré que l’exploitation de données à différentes échelles spatiales et temporelles est possible, déverrouillant ainsi le potentiel de données aériennes anciennes (Feurer and Vinatier, 2018). Cette méthode permet l’estimation et le suivi temporel de reliefs fins sur de grandes étendues et avec un besoin réduit de coûteuses données de calage. Elle a récemment été validée sur des sites d’études et échelles très diverses (Feurer et al., 2020). Plus récemment encore des approches basées sur les réseaux de neurones convolutifs ont été développées pour le recalage d’images photogrammétriques multi-modales. Ces approches peuvent générer de puissants descripteurs de caractéristiques multi-échelles et robustes aux changements tout en améliorant l’appariement et le recalage des images (Zhang et al., 2021).

OBJECTIF DE LA THESE
L’objectif de la thèse proposée et de franchir un cap supplémentaire par rapport aux avancées pré-citées, en explorant différentes stratégies de reconstruction 3D à partir de  données images à différentes échelles spatio-temporelles allant, spatialement, du détail de la variabilité à l’intérieur de la parcelle (évolution de la rugosité – Tebourbi, 2003, des états de surface – Corbane, 2006) jusqu’à la caractérisation et le suivi du relief fin sur la région (~plusieurs centaines de kilomètres carrés). Temporellement les échelles visées vont du suivi évènementiel via de l’éventuelle acquisition par moyens légers aéroportés jusqu’au suivi d’évolutions lentes (décades).
Pour cela la thèse s’appuiera d’abord sur des jeux de données existants acquis lors de précédents projets menés en collaboration principalement entre l’IRD et l’ENIT (El Maaoui, 2016), d’abord sur le site de l’ORE OMERE puis sur les deux sites du LMI NAÏLA, avec des données cerf-volant à très basse altitude, des données aériennes anciennes (analogiques) et récentes (numériques) acquises par l’OTC en Tunisie, et des données satellite tri-stéréo Pléïades. Ces ensembles d’images forment un jeu de données multi-échelles avec des résolutions allant de 5 à 50 centimètres, des emprises au sol allant de quelques centaines de mètres carrés par image (image aérienne basse altitude, forte capacité de revisite) à quelques centaines de kilomètres carrés par image (images satellite, sur programmation).
Après avoir dans un premier temps mis en place et évalué des stratégies de traitement dédiées aux jeux de données multi-échelle et multi-capteur, la  thèse visera dans un deuxième temps à déterminer l’intérêt de données multi-échelles et multi-capteurs pour la caractérisation tridimensionnelle du milieu observé par stéréo-photogrammétrie en s’appuyant notamment sur les moyens de calcul du LISAH et de SupCom.
Dans un troisième temps, la robustesse des approches multi-temporelles sera évaluée afin de déterminer la faisabilité de la mise en place de procédures quasi-opérationnelles de suivi des changements de relief fin par télédétection à partir de différents vecteurs d’acquisition, de l’aérien au satellite, avec minimisation du besoin de données de calage récoltées sur le terrain. Les sites d’étude envisagés pour l’ensemble de la thèse sont les sites du LMI Naïla (http://lmi-naila.com/) : le Cap Bon et la zone amont du Merguellil et les applications visées sont la caractérisation et le suivi temporel du changement de la géométrie tridimensionnelle du sol et de la végétation.

PROFIL RECHERCHĒ
Formation
     Diplôme d’Ingénieur ou Master en Géomatique ou en Informatique
Compétences
     Traitement des données photogrammétriques - Télédétection - Stéréovision - Hydrologie des Bassins Versants - Outils de développements R/Python ou C,C++
     Bonne maîtrise de l’anglais
     Capacité de traitement des données et de rédaction
     Rigueur scientifique, motivation, capacité de prise d’initiative, autonomie, sens de l’organisation, capacité à travailler en équipe et à rendre compte des avancées du travail
     Connaissances ou intérêt pour les sciences agronomiques, les sciences du sol et les sciences hydrologiques

CONDITIONS MATÉRIELLES
Mobilité
     Séjours alternés entre la Tunisie et la France avec 6 mois mini en Tunisie et 6 mois maxi en France
Rémunération :
     Barème des allocations de thèse du programme ARTS : 540 € mensuels nets lors des séjours en Tunisie et 1500 € mensuels nets lors des séjours en France (détails sur https://www.ird.fr/programmeARTS).
Dates
     Démarrage de la thèse entre le 1er octobre et le 1er décembre 2022

AFFECTATION GEOGRAPHIQUE
Tunis, Tunisie : SupCom / Montpellier, France : UMR LISAH

MODALITÉS DE CANDIDATURE - CONTACT
Contact - Encadrement : Riadh Tebourbi (SupCom), Denis Feurer (LISAH)
Le dossier de candidature (CV et lettre de motivation en pdf) est à transmettre dès que possible et avant le 10 septembre 2022 au plus tard aux deux adresses suivantes : riadh.tebourbi@texte-a-enlever.supcom.tn, denis.feurer@texte-a-enlever.ird.fr

Références
Jacob, F., Adaptation des mosaïques paysagères dans les agrosystèmes pluviaux Méditerranéens pour une gestion durable de la production
agricole, des ressources en eau et en sol, Journées H2020 INSPIRATION- ANR- SOLS, Paris, 16-17 janvier 2017
El Maaoui, M., Feurer, D., Planchon, O., Boussema, M., and Snane,M.: Assessment of kite borne DEM accuracy for gullies measuring, J. Res.
Environ., 3, 118–124, 2015
Feurer, D, Planchon, O, El Maaoui, M.A. Ben Slimane, A. Boussema, M.R., Pierrot-Deseilligny, M. & Raclot, D, Using kites for 3-D mapping of
gullies at decimetre-resolution over several square kilometres: a case study on the Kamech catchment, Tunisia. Natural Hazards and Earth
System Sciences, European Geosciences Union, 2018, 18, pp.1567 – 1582
Sofia, G., Bailly, J. S., Chehata, N., Tarolli, P., & Levavasseur, F. (2016). Comparison of Pleiades and LiDAR digital elevation models for terraces
detection in farmlands. IEEE Journal of selected topics in applied Earth observations and remote sensing, 9(4)
Feurer, D., & Vinatier, F., Joining multi-epoch archival aerial images in a single SfM block allows 3-D change detection with almost exclusively
image information. ISPRS journal of photogrammetry and remote sensing, 146, 495-506, 2018b
Feurer, D., Bemis, S., Coulouma, G., Mabrouk, H., Massuel, S., Barbosa, R. V., Thomas, Y., Ammann, J., and Vinatier, F.: Time-SIFT : a frugal
method for leveraging multi-temporal photogrammetric data without ancillary data, EGU General Assembly 2020, Online, 4–8 May 2020,
EGU2020-10187, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-10187, 2020
Zhang, Lulin, Ewelina Rupnik, and Marc Pierrot-Deseilligny. "Feature matching for multi-epoch historical aerial images." ISPRS Journal of
Photogrammetry and Remote Sensing 182 (2021): 176-189.
Tebourbi, Reconstruction tridimensionnelle de la surface du sol par stéréovision et modélisation de la rugosité, Phd Thesis, Uni. Tunis El Manar,
2013
Corbane, C. Reconnaissance des états de surface en milieu cultivé méditerranéen par télédétection optique à très haute résolution spatiale,
Phd Thesis, Université Montpellier II, 2006
El Maaoui, M.A., Apport des images aériennes dans l'étude de la sensibilité des formations lithologiques superficielles à l'érosion des sols par
ravinement. Phd Thesis, Uni. Tunis El Manar, 2016

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